CN107542502A - 一种舰用燃气发生器高压转子轴向力的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种舰用燃气发生器的调整方法，包括以下步骤：步骤一、进行轴向力试验前的装配；步骤二、进行轴向力试验；试验无异常后进行稳定工况的轴向力测量；步骤三、进行轴向力测量；步骤四、高压转子轴向力调整。本发明能够快速地给出燃气发生器高压轴向力调整方案，且成本非常低廉，避免了燃气发生器反复下台调整，缩短了生产周期，节约了成本。

Description

一种舰用燃气发生器高压转子轴向力的调整方法

【技术领域】

本发明属于燃气发生器测试领域，本方法适用于所有舰用燃气发生器的轴向力测试，特别涉及一种舰用燃气发生器高压转子轴向力的调整方法。

【背景技术】

舰用燃气发生器存在高压转子轴向力极难调整问题，燃气发生器反复下台架调整和上台架试车，交付极不顺利。由于某型燃气发生器高压轴向力调整难度大，调整次数多，而分解和复装的周期又较长。在燃气发生器状态下高压转子轴向力的最大值和最小值却很难同时调整到规定范围内，由于高压转子轴向力每次调整需要将燃气发生器分解至零部件状态进行，调整结束后又要重新复装，重新试车测量，因此调整一次转子轴向力需消耗大量的人力、物力、财力。花费时间也较长，在燃气发生器状态下高压转子轴向力最高值和最低值的变化范围较窄，要么最高值超出轴向力上限，要么最低值超出下限，要将燃气发生器高压转子轴向力最高值和最低值同时调整到规定的范围内往往需要经过多次调整，且每台燃气发生器之间差异较大，很难形成统一的调整方法，由于X25燃气发生器高压轴向力调整难度大，调整次数多，而分解和复装的周期又较长。

【发明内容】

本发明提供一种燃气发生器的调整方法，保证燃气轮机推力轴承具有足够寿命及燃气轮机可靠运行，提高试车调试效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种舰用燃气发生器高压转子轴向力的调整方法，包括以下步骤：

步骤一、根据装配要求进行燃气发生器高压转子轴向力试验前的装配；

步骤二、进行燃气发生器高压转子轴向力的预试验，确保燃气发生器及测试系统正常；

步骤三、进行稳定工况的高压转子轴向力测量：

3.1)起动燃气发生器，在升工况的过程测量高压轴向力并保持连续采集，记录高压转子轴向力数值和高压压气机后静压；

3.2)再燃气发生器降工况过程进行高压轴向力复测，并采集高压转子轴向力数值和高压压气机后静压；

3.3)降至慢车后稳定运行若干分钟，再平衡升工况，稳定运行若干分钟，采集高压转子轴向力数值，并与3.1)测量结果比较，若偏差较大重新测量；

3.4)分别按不同工况及高压压气机后静压进行绘制高压转子轴向力曲线，取得测量结果后对其进行分析，判断测量结果可信度；测量结果可信的情况下，当燃气发生器高压转子轴向力测量结果不满足规定值时，进行下一步；

步骤四、依次按照以下措施进行高压转子轴向力调整，直到转子轴向力测量满足规定值：

a.更换高压压气机后卸荷腔气封；

当高压转子轴向力偏差范围在高压压气机后卸荷腔气封的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封，调整结束；当高压转子轴向力偏差范围超出高压压气机后卸荷腔气封的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封后，进行下一步；

b.调整高压压气机后卸荷腔气封间隙；

当高压转子轴向力偏差范围在高压压气机后卸荷腔气封间隙的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封间隙后，调整结束；当高压转子轴向力偏差范围超出高压压气机后卸荷腔气封间隙的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封间隙后，进行下一步；

c.调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，高压转子轴向力测量结果满足规定值则结束，不满足进行下一步；

d.调整低压涡轮导向器喉部面积；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，高压转子轴向力测量结果满足规定值则结束，不满足进行下一步；

e.调整高压涡轮导向器喉部面积；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，直到高压转子轴向力测量结果满足规定值。

步骤一中，装配步骤具体为：在燃气发生器高压转子前轴承两侧安装轴向力测量环；其它对高压转子轴向力有影响的零部件及尺寸按以下规定装配：

高压压气机后气封直径和低压卸荷腔气封间隙根据规定装配安装；

高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板装配间隙按照最小直径间隙装配；

低压涡轮导向器喉部面积按设计要求下限进行装配。

步骤二中，预试验具体步骤为：

2.1)燃气发生器预运行和检查，确保高压转子轴向力测试装置正常；

2.2)测试前，使用应变校准块对测量仪器进行核准；

2.3)起动燃气发生器前打开仪器，测量高压转子轴向力并进行连续不间断记录；

2.4)在慢车工况预热过程，进行轴向力连续记录，进入工况，在此情况下预热若干分钟；

2.5)依次升工况，并在每个工况下运行若干分钟，在此期间内应进行高压转子轴向力持续测量；

2.6)在平稳降工况到慢车的过程中，持续不间断采集记录高压转子轴向力数据，检查燃气发生器及测试系统是否正常，进入慢车工况若干分钟后，进一步检查高压转子轴向力；

2.7)按照运行规范进行燃气发生器停机；

2.8)转子惰转若干分钟后，盘车正常，重复平衡和校准测量仪表；

2.9)对所得到测试结果进行快速分析，在没有其它意见时进行稳定工况的高压转子轴向力测量。

步骤三中，下列情况下，高压转子轴向力需重新测量：

1)无法得到轴向力试验测量数据；

2)对试验测量得到的轴向力可信度产生怀疑；

3)该燃气发生器在不同工况下高压转子轴向力的变化特性与其它同型燃气发生器变化规律异常；

4)在试验后对影响燃气发生器高压转子轴向力的零部件进行了调整，包括更换通流零部件、调整尺寸或改变通流部件配合间隙。

步骤三中，下列情况时需增加高压转子轴向力测量工况的数量：

当轴向力随工况变化比其它燃气发生器的轴向力变化剧烈时；

当发现在试验工况范围内轴向力方向改变时；

当测量系统存在缺陷或对获得的轴向力结果怀疑时。

步骤四中，调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙时，在各零部件不超差的前提下，允许将该间隙修整到公差带上限。

步骤四中，高压转子轴向力的调整值与高压压气机后卸荷腔气封间隙变化成正比例关系，高压压气机卸荷腔气封装配间隙调整范围为±0.2mm。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明通过进行装配、预实验、正式试验并分析结果，并根据测试结果进行高压转子轴向力调整，直到高压转子轴向力测量结果满足规定值。本发明科学合理的进行了预测试有效了避免了因燃气发生器及测试系统故障造成的高压转子轴向力不合理的问题。另外正式测试根据不同工况及高压压气机后静压进行绘制高压转子轴向力曲线，并根据分析出高压转子轴向力数据给出合理的调整方案。相较于现有技术盲目的进行测试和轴向力调整，本发明的方法给出了一种轴向力调整的科学且系统方法，适用于所有的燃气发生器高压轴向力的调整。本方法解决了燃气发生器轴向力调整难度大、调整次数多、而分解和复装的周期性又较长的问题。同时科学的测试过程，能够快速地给出燃气发生器高压轴向力调整方案，能够起到调整转子轴向力的作用，低压转子轴向力很容易能够调整到规定范围，且成本非常低廉，避免了燃气发生器反复下台调整，缩短了生产周期，节约了成本。成功缩小轴向力高、低值的差别，结合经验的多种调整措施，有效的实现了减少轴向力调整的次数，保证了燃气发生器正常生产交付。

【附图说明】

图1为高压转子轴向力随气封半径间隙变化的调整曲线图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式进行详细阐述，但在本发明的描述中，需要理解的是，本发明所描述的实施例是示例性的，描述中所出现的具体参数仅是为了便于描述本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种舰用燃气发生器的调整方法，包括以下步骤：

步骤一、轴向力试验前装配要求

在轴向力试验时，燃气发生器应在燃气发生器高压转子前轴承两侧安装测量环，其它对高压转子轴向力有重要影响的零部件及尺寸按以下规定装配：

1)首次进行高压转子轴向力测量时，根据实际情况安装尺寸为ФAmm-ФFmm高压压气机后气封直径；

2)低压卸荷腔气封间隙应满足：周向总间隙为J-Kmm、径向间隙L-Mmm；

3)高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板装配间隙应满足最小直径间隙N≥mm；

4)低压涡轮导向器喉部面积按设计要求下限进行装配。

步骤二、轴向力预测量

1)燃气发生器预运行和检查；确保轴向力测试装置正常；

2)测试前，使用应变校准块对测量仪器进行核准；

3)起动燃气发生器前打开仪器，测量轴向力并进行连续不间断记录；

4)在慢车工况预热过程，进行轴向力连续记录，进入工况，在此情况下预热若干分钟；

5)依次升工况，并在每个工况下运行若干分钟，在此期间内应进行轴向力持续测量；

6)在平稳降工况到慢车的过程中持续不间断采集记录轴向力数据，检查燃气发生器及测试系统是否正常。进入慢车工况若干分钟后，进一步检查轴向力；

7)按照运行规范进行燃气发生器停机；

8)转子惰转若干分钟后，盘车正常，重复平衡和校准测量仪表；

9)对所得到的结果进行快速分析，在没有其它意见时进行稳定工况的轴向力测量。

步骤三、轴向力正式测量

1)根据运行规范起动燃气发生器；

2)分别在升工况过程测量轴向力并保持连续采集；在轴向力数值稳定条件下，记录轴向力数值，记录高压压气机后静压；

3)燃气发生器降工况过程分别进行上述工况轴向力复测，连续采集的轴向力测量数据应稳定；

4)降至慢车后稳定运行若干分钟，再平衡升工况，稳定运行若干分钟，轴向力数据与之前测量值进行对比；

5)取得测量结果后对其进行详细分析，根据必要性判断是否继续测量；

6)高压转子轴向力曲线需分别按工况及高压压气机后静压进行绘制；

7)轴向力测量工况的数量在遇到下列情况时应该有所增加：

①当轴向力随工况变化比其它燃气发生器的轴向力变化剧烈；

②当发现在试验工况范围内轴向力方向改变时；

③当测量系统存在缺陷或对获得的轴向力结果怀疑时。

步骤四、轴向力重新测量的情况

1)由于某种原因无法得到轴向力试验测量数据；

2)对试验测量得到的轴向力可信度产生怀疑；

3)该燃气发生器在不同工况下轴向力的变化特性与其它同型燃气发生器变化规律异常；

4)在试验后对影响燃气发生器轴向力的零部件进行了调整，这种调整包括更换通流零部件或调整尺寸、改变通流部件配合间隙等。

步骤五、高压转子轴向力调整措施

当燃气发生器轴向力测量结果不满足规定的范围时，在确定测量结果可信后，需对转子轴向力按此规定的措施进行调整。依次按照调整措施进行调整，直到轴向力满足规定。

1)更换高压压气机后卸荷腔气封

换装不同直径的高压压气机后卸荷腔气封是调整高压转子轴向力主要措施。异档直径气封对高压转子轴向力影响见表1和表2。表1及表2正值代表向涡轮方向的轴向力增加，负号为涡轮方向的轴向力减小。

表1装用不同直径的气封对0.35工况高压转子轴向力影响(单位：kN)

表2装用不同直径的气封对1.0工况高压转子轴向力影响(单位：kN)

2)调整高压压气机后卸荷腔气封间隙

必要时，可以通过改变高压压气机卸荷腔气封装配间隙来调节高压转子轴向力。

试验数据统计表明，此半径间隙增加(或减小)G mm可使高压转子轴向力在0.35工况、1.0工况同时增加(或减小)H kN。调整间隙对轴向力影响数据可参考图1，由图1可以得到高压转子轴向力的调整值与高压压气机后卸荷腔气封间隙变化成正比例关系。

3)调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙

增大高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙，对抬高最大工况轴向力有显著作用，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。

在各零部件不超差的前提下，允许将该间隙修整到公差带上限。由于受到初始状态间隙影响，调整此处间隙对改善轴向力差值的作用会有不同。调整过程中，应详细记录此处间隙实际增加大小，调整后再次进行轴向力测试。

4)调整低压涡轮导向器喉部面积

缩小低压涡轮导向器喉部面积可以同时提高各工况高压转子轴向力，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。喉部面积调整后，需重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试。

5)调整高压涡轮导向器喉部面积

增大高压涡轮导向器喉部面积可以同时提高各工况高压转子轴向力，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。喉部面积调整后，需重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试。

6)高压转子轴向力调整后可不再进行轴向力测试情况

只更换高压压气机后卸荷腔气封；只调整高压压气机后卸荷腔气封间隙。调整高压转子轴向力时只采取以上任意一种方法，可不再进行轴向力测试。

实施例

某燃气发生器高压转子轴向力规定值为：10到30kN，试车测量出高压轴向力为8KN，偏低。

步骤一、更换高压压气机后卸荷腔气封

换装Ф600mm到650mm之间的高压压气机后卸荷腔气封，调整后不再进行轴向力试车。

步骤二、调整高压压气机后卸荷腔气封间隙

改变高压压气机卸荷腔气封装配间隙减小或增大0.2mm来调节高压转子轴向力。

步骤三、调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙

增大高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙，对抬高最大工况轴向力有显著作用，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。

在各零部件不超差的前提下，允许将该间隙修整到公差带上限。由于受到初始状态间隙影响，调整此处间隙对改善轴向力差值的作用会有不同。调整后再次进行轴向力测试。

步骤四、调整低压涡轮导向器喉部面积

缩小低压涡轮导向器喉部面积可以同时提高各工况高压转子轴向力，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。喉部面积调整后，需重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试。

步骤五、调整高压涡轮导向器喉部面积

增大高压涡轮导向器喉部面积可以同时提高各工况高压转子轴向力，减小高压转子轴向力在高、低工况间的差值。高喉部面积调整后，需重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试。

步骤六、高压转子轴向力调整后可不再进行轴向力测试情况

只更换高压压气机后卸荷腔气封；只调整高压压气机后卸荷腔气封间隙。

调整高压转子轴向力时只采取以上任意一种方法，可不再进行轴向力测试。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种舰用燃气发生器高压转子轴向力的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据装配要求进行燃气发生器高压转子轴向力试验前的装配；

步骤二、进行燃气发生器高压转子轴向力的预试验，确保燃气发生器及测试系统正常；

步骤三、进行稳定工况的高压转子轴向力测量：

3.1)起动燃气发生器，在升工况的过程测量高压轴向力并保持连续采集，记录高压转子轴向力数值和高压压气机后静压；

3.2)在燃气发生器降工况过程进行高压轴向力复测，并采集高压转子轴向力数值和高压压气机后静压；

3.3)降至慢车后稳定运行若干分钟，再平衡升工况，稳定运行若干分钟，采集高压转子轴向力数值，并与3.1)测量结果比较，若偏差较大重新测量；

3.4)分别按不同工况及高压压气机后静压进行绘制高压转子轴向力曲线，取得测量结果后对其进行分析，判断测量结果可信度；测量结果可信的情况下，当燃气发生器高压转子轴向力测量结果不满足规定值时，进行下一步；

步骤四、依次按照以下措施进行高压转子轴向力调整，直到转子轴向力测量满足规定值：

a.更换高压压气机后卸荷腔气封；

当高压转子轴向力偏差范围在高压压气机后卸荷腔气封的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封，调整结束；当高压转子轴向力偏差范围超出高压压气机后卸荷腔气封的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封后，进行下一步；

b.调整高压压气机后卸荷腔气封间隙；

当高压转子轴向力偏差范围在高压压气机后卸荷腔气封间隙的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封间隙后，调整结束；当高压转子轴向力偏差范围超出高压压气机后卸荷腔气封间隙的调整范围内时，更换高压压气机后卸荷腔气封间隙后，进行下一步；

c.调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，高压转子轴向力测量结果满足规定值则结束，不满足进行下一步；

d.调整低压涡轮导向器喉部面积；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，高压转子轴向力测量结果满足规定值则结束，不满足进行下一步；

e.调整高压涡轮导向器喉部面积；重新进行高、低压转子轴向力测试及性能测试，直到高压转子轴向力测量结果满足规定值。

2.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤一中，装配步骤具体为：在燃气发生器高压转子前轴承两侧安装轴向力测量环；其它对高压转子轴向力有影响的零部件及尺寸按以下规定装配：

高压压气机后气封直径和低压卸荷腔气封间隙根据规定装配安装；

高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板装配间隙按照最小直径间隙装配；

低压涡轮导向器喉部面积按设计要求下限进行装配。

3.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤二中，预试验具体步骤为：

2.1)燃气发生器预运行和检查，确保高压转子轴向力测试装置正常；

2.2)测试前，使用应变校准块对测量仪器进行核准；

2.3)起动燃气发生器前打开仪器，测量高压转子轴向力并进行连续不间断记录；

2.4)在慢车工况预热过程，进行轴向力连续记录，进入工况，在此情况下预热若干分钟；

2.5)依次升工况，并在每个工况下运行若干分钟，在此期间内应进行高压转子轴向力持续测量；

2.6)在平稳降工况到慢车的过程中，持续不间断采集记录高压转子轴向力数据，检查燃气发生器及测试系统是否正常，进入慢车工况若干分钟后，进一步检查高压转子轴向力；

2.7)按照运行规范进行燃气发生器停机；

2.8)转子惰转若干分钟后，盘车正常，重复平衡和校准测量仪表；

2.9)对所得到测试结果进行快速分析，在没有其它意见时进行稳定工况的高压转子轴向力测量。

4.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤三中，下列情况下，高压转子轴向力需重新测量：

1)无法得到轴向力试验测量数据；

2)对试验测量得到的轴向力可信度产生怀疑；

3)该燃气发生器在不同工况下高压转子轴向力的变化特性与其它同型燃气发生器变化规律异常；

4)在试验后对影响燃气发生器高压转子轴向力的零部件进行了调整，包括更换通流零部件、调整尺寸或改变通流部件配合间隙。

5.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤三中，下列情况时需增加高压转子轴向力测量工况的数量：

当轴向力随工况变化比其它燃气发生器的轴向力变化剧烈时；

当发现在试验工况范围内轴向力方向改变时；

当测量系统存在缺陷或对获得的轴向力结果怀疑时。

6.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤四中，调整高压涡轮动叶气封与低压涡轮导叶下缘板间隙时，在各零部件不超差的前提下，允许将该间隙修整到公差带上限。

7.根据权利要求1所述的一种舰用燃气发生器的调整方法，其特征在于，步骤四中，高压转子轴向力的调整值与高压压气机后卸荷腔气封间隙变化成正比例关系，高压压气机卸荷腔气封装配间隙调整范围为±0.2mm。